专利名称：Aba和盐相关蛋白sts1及其编码基因和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物耐逆性相关蛋白STS及其编码基因和应用。
背景技术：
干旱、高盐及低温等逆境胁迫是影响植物生长、发育的障碍因子。因此，了解小麦对逆境条件的应答与信号传导机制，提高小麦品种的抗逆性，成为小麦遗传研究及小麦品种改良的重要任务之一。在逆境胁迫下植物体内会产生一系列应答反应，伴随着许多生理生化及发育上的变化。明确植物对逆境的反应机制，将为抗逆基因工程研究和应用提供科学论据。目前，植物抗逆性研究已逐渐深入到细胞、分子水平，并与遗传学和遗传工程研究相结合，探索用生物技术来改进植物生长特性，其目的是提高植物对逆境的适应能力。在干旱、高盐和低温等环境胁迫的逆境条件下，植物能够在分子、细胞和整体水平上做出相应的调整，以最大程度上减少环境所造成的伤害并得以生存。植物体对胁迫信号的响应过程体现在多个水平和层次上，其中激素的调节是一个重要的方面。ABA是一种重要的激素，除了参与植物体生长发育外，ABA在干旱，盐及冷等非生物胁迫过程中有重要的调节作用。在环境胁迫中，植物体产生大量的ABA，通过ABA信号转导，调节基因表达而响应环境胁迫。多个蛋白因子参与ABA信号转导，其中PP2C蛋白家族是重要的负调节因子。 PP2C是一类磷酸酶，能够抑制下游蛋白激酶SnRK2.2的活性。已有的研究结果提出的ABA 信号转导的模式认为，在没有ABA时，PP2C蛋白能够和SnRK2. 2结合并且抑制其激酶活性， 从而阻断ABA信号转导；而在ABA存在时，ABA与其受体PYR/PRL家族结合，形成的受体复合物能够结合PP2C蛋白，从而解除对下游SnRK2. 2蛋白的抑制作用，SnRK2. 2蛋白能够磷酸化bZIP类转录因子，启动响应基因的表达(Ma等，2009 ；Park等，2009 ；Hubbard等，2010 ； Umezawa等，2009)。在这个过程中，对PP2C蛋白的活性调节是一个重要的过程。在植物体响应盐胁迫的研究中，SOS信号通路是目前研究的最清楚的通路。一般认为，盐胁迫引发胞质钙信号震荡，目前还不清楚这种钙信号和干旱及冷引发的钙信号有什么不同。这种钙信号能够激活一种钙结合蛋白S0S3，S0S3是一个新的含有EF-手型的钙结合蛋白家族成员，能够感知并向下传导钙信号(Ishitani等，2000)。S0S3能够结合并且激活一种丝/苏氨酸蛋白激酶S0S2，S0S2是一种特异存在于植物体中的新的PKS家族， 含有一个SNFl-样的催化位点和一个调节位点(Liu等，2000 ；Halfter等，2000)。S0S3能够和S0S2上的调节位点结合并且打断S0S2分子间的相互作用而爆露出S0S2的催化位点。 之后S0S3/S0S3复合体能够调节一种膜上Na+/H+转运体SOSl的表达(Cheng，2004)。SOSl 仅能够轻微增加缺失内源Na+-AIPase和Na+/H+的酵母突变体的耐盐性，但是在突变体中共表达S0S3，S0S2, SOSl能大大增强突变体对盐胁迫的耐受性。表达激活型的S0S2能够增强 SOSl对盐的耐受。在互补试验中，激活型S0S2能够增加野生型质膜囊泡的Na+/H+转运体活性但是不能增加sosl-Ι突变体的活性(Shi等，2000)。已有研究证明，S0S2能够与ABA 信号通路中的PP2C家族蛋白中的ABI2相互作用，证明ABA和盐胁迫两个通路能够相互作用(Ohta 等，2000)。在上述ABA信号通路和盐信号通路中，蛋白质之间的相互作用对信号转导的调控起着重要作用。蛋白之间的互作用是由特定的结构域介导的。WD40就是能够介导蛋白质之间相互作用的结构域。WD40结构域也称为Trp-Asp或WD40，约由40个氨基酸残基组成， 具有保守的GH(Gly-His)和WD (Trp-Asp) 二肽序列。但是GH或WD序列并不是绝对存在于 WD基元。WD-i^peat蛋白家族成员的WD基元数目不同，而且各个WD基元之间一般被4 8个氨基酸残基隔开，WD基元一致的序列结构模式为1x6-94 — [GH-x23-41-WD]4-16。此外，WD-repeat蛋白可能含有可变长度的N-末端或C-末端。因此，WD-repeat蛋白家族成员在氨基酸序列、结构域上的差异表明它们可能具有不同的功能。WD-repeat蛋白一般含有4-16个顺式重复的WD基元。这些WD基元可以形成一个β-propeller结构。该结构通过1或2个片层参与WD-I^peat蛋白和其他蛋白的互作。WD_r印eat蛋白在细胞内的分布比较广泛，位于细胞质或细胞核，可与细胞骨架连接或者通过膜蛋白，与膜互作的附属结构域与膜连接(Meven等，2003)。依靠WD40结构域的功能，WD40蛋白可以和其他蛋白结合或者为其他蛋白间的相互作用提供平台。这个特性决定了 WD40蛋白功能的多样性。目前的研究发现，WD40蛋白参与了植物的生长发育多方面调控，此外还参与了植物对逆境胁迫的响应。参与植物对逆境胁迫响应的WD40蛋白主要有5PTasel3，PRLl, H0S15, RACKl等。 这些蛋白广泛参与了胁迫反应，包括糖，激素及盐等胁迫响应(Meven等，2003 ；Nocker等， 2003)。因此WD40蛋白在植物抗逆中的功能，已经是研究的热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物ABA和盐相关蛋白STSl及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，为一种WD40蛋白，名称为STS1,来源于拟南芥 (Arabidopsis thaliana),是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。序列1的蛋白质由471个氨基酸残基组成，含有7个WD40重复，自氨基端第123-465位氨基酸残基序列为保守的WD40结构域。为了使(a)中的STSl便于纯化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列
权利要求
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。
2.编码权利要求1所述蛋白的基因。
3.含有权利要求2所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
4.如权利要求3所述的重组表达载体，其特征在于所述重组表达载体具体可 PTCK303-STS1 和 pEZR(K)-LC-STSl ；所述重组表达载体具体可PTCK303-STS1和pEZR (K)-LC-STSl。所述pTCK303_STSl为将权利2所述基因片段5’端核苷酸正反两次插入PTCK303的多克隆位点得到的重组质粒， 优选为权利2自5，端第144-643位位核苷酸所示的DNA片段插入PTCK303的Spel/Sacl 和BamHI/Kpnl酶切识别位点之间得到的重组质粒。所述pES (K)-LC-STSl为将权利要求 2所述基因插入pES (K)-LC的多克隆位点得到的重组质粒，优选为将序列表的序列2自5’ 端第144至1559位核苷酸所示的DNA片段插入pES (K) -LC的EcoRl/BamHl酶切识别位点之间得到的重组质粒。
5.一种培育得到的转基因植物，是将权利要求2所述基因导入目的植物中，得到耐逆性高于听述目的植物的转基因植物。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于权利要求2所述基因通过权利要求3或4所述重组表达载体导入所述目的植物。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于所述耐逆性为耐旱。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述目的植物为拟南芥，优选为哥伦比亚生态型拟南芥；所述方法为将权利要求2所述基因通过所述pTCK303-STSl导入所述目的植物中。
9.扩增权利要求2所述基因或其任意片段的引物对。
全文摘要
本发明公开了一种植物ABA和盐相关蛋白STS1及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明的STS1在NaCl和ABA的诱导下表达，编码的蛋白定位到细胞质近膜区。本发明的STS1RNAi转基因植株可以提高植物的耐盐性，为人为控制抗逆和耐逆相关基因的表达提供了基础，将在培育抗逆性和耐逆性增强的植物育种中发挥重要的作用。
文档编号C07H21/04GK102174092SQ20101059026
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者李霞, 王志娟, 王涛 申请人:中国科学院遗传与发育生物学研究所